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深部碳循环是全球碳循环中非常重要的环节，它是指板片俯冲把地表的沉积碳酸盐岩带入到深部地幔，然后火山活动把深部碳以CO2的形式释放到地表的过程。在这个过程中，一个很重要的科学问题是地幔向大气排放的碳中有多少是壳源碳（海洋碳库伴随洋壳俯冲进入地幔），多少是原始幔源碳（地幔自发向大排放碳）。碳同位素可以轻易地区分有机碳和无机碳，但是火山作用释放的大部分壳源碳和幔源碳都是无机碳，因此很难用碳同位素将两者区分开。Mg同位素作为新兴的非传统稳定同位素，可以有效的区分再循环碳酸盐和地幔来源的碳，得到越来越多的应用。Yang et al.(2012)和Huang et al.(2015a)发现华北和华南晚白垩世以来玄武岩具有轻Mg同位素特征，并将其解释为是由滞留在地幔过渡带的西太平洋板片俯冲携带的再循环碳酸盐交代地幔造成的。但是，仍遗留一些问题:(1)太平洋板片俯冲携带的再循环碳酸盐的影响范围;(2)板片俯冲120-410km区间内，再循环碳酸盐的行为以及对Mg同位素的影响如何，人们还不清楚以及(3)再循环碳酸盐能否进入下地幔。为此，对中国大陆玄武岩开展了Mg同位素研究: (1)中国东北玄武岩:东北五大连池新生代玄武岩也具有轻Mg同位素组成，其变化范围为δ26Mg=-0.57～-0.46‰。结合前人对中国华北华南玄武岩Mg同位素的研究，这一结果揭示整个中国东部＜110Ma的玄武岩都具有比地幔轻的Mg同位素组成(δ26Mg=-0.60～-0.30‰)。这一特征很可能是俯冲板片携带再循环碳酸盐进入地幔源区造成的，因为碳酸盐岩的Mg同位素组成非常轻(δ26Mg=-5.31～-1.09‰)。中国东北五大连池和二克山玄武岩具有典型碳酸盐岩交代的特征，比如高的CaO/Al2O3，Ba/Rb等。另外，这一结果也得到地球物理资料的支持，它揭示太平洋俯冲板片滞留在中国东部地幔过渡带中。模拟计算表明，地幔源区混入＜10％的碳酸盐就能产生中国东部＜110Ma玄武岩的轻Mg同位素组成。 但是，这些玄武岩除了与华北华南玄武岩相似的Mg同位素组成外，还具有富集EM-Ⅰ型的Sr-Nd-Pb同位素特征。这就要求东北的岩石圈地幔具有富集地幔EM-Ⅰ的特征。另外，这些玄武岩相对华北华南具有高的SiO2和K2O含量，低的MgO和全FeO含量。这表明软流圈来源的熔体和岩石圈地幔发生了反应，提高了熔体的SiO2和K2O含量，同时降低了MgO和全FeO含量。软流圈地幔来源的具有低δ26Mg和SiO2熔体，与岩石圈地幔中的辉石（Cpx和Opx）反应，结晶出橄榄石，并产生高SiO2熔体。该反应中辉石中的Mg被转移到新形成的橄榄石中，而微量元素则进入到熔体中，因此，最后形成高SiO2玄武质熔体，保留了低Mg同位素特征，但获得EM-Ⅰ的Sr-Nd-Pb同位素特征。 (2)中国西南腾冲玄武岩:结果表明，腾冲玄武岩的Mg同位素组成为δ26Mg=-0.51～-0.45‰，比地幔和岛弧的δ26Mg低，与中国东部玄武岩的Mg同位素组成相似(δ26Mg=-0.60～-0.30‰)。根据腾冲玄武岩的其它地球化学特征，我们可以排除源区钛铁矿堆晶作用或混入碳酸盐化榴辉岩。(1)如果源区有钛铁矿堆晶存在的话，那么TiO2会与Nb/Ta和δ26Mg形成负相关关系。但是它们之间却表现出轻微正相关关系，这说明玄武岩轻Mg同位素组成跟钛铁矿堆晶没有关系。(2)碳酸盐化榴辉岩和再循环沉积碳酸盐都能产生轻Mg同位素的熔体。而榴辉岩部分熔融形成的熔体富集Si，并与地幔橄榄岩反应形成辉石岩。相比之下，再循环沉积碳酸盐部分熔融产生的熔体富碳酸盐，与地幔橄榄岩反应形成碳酸盐化橄榄岩。辉石岩或榴辉岩形成的熔体具有高Fe/Mn，Hf/Hf*，Ti/Ti*和低的CaO/Al2O3比值。另外，前者形成的熔体还具有高的TiO2含量，而后者形成的熔体则富集Na2O和K2O，亏损TiO2。然而，玄武岩的δ26Mg值并没有与(Gd/Yb)N和Fe/Mn存在相关性，不支持源区混入碳酸盐化榴辉岩。相反，它们具有高的Na2O+K2O/TiO2，CaO/Al2O3和Zr/Hf比值，低的Hf/Hf*比值，这些特征跟碳酸盐化橄榄岩部分熔融的趋势是一致的。Mg-Sr-Nd-Pb同位素模拟计算表明碳酸盐交代的深度是120-300km，与地球物理资料一致。同时，玄武岩的δ26Mg与Th/U和La/Lu表现正相关，说明超临界流体起到了很重要的作用。它会溶解富Mg碳酸盐，交代地幔。该碳循环周期为48-53Ma，比岛弧的碳滞留时间长(5-10Ma)，但小于地幔过渡带的碳存留时间(60Ma)。 (3)峨眉山大火成岩省玄武岩:高钛和低钛玄武岩都具有与地幔相似的Mg同位素组成，其中高钛玄武岩为δ26Mg=-0.35～-0.19‰，低钛玄武岩为δ26Mg=-0.33-0.19‰。这两类玄武岩的δ26Mg与Mg＃的变化没有相关性，说明其Mg同位素组成代表源区特征。低钛玄武岩具有EMⅡ的Sr-Nd-Pb同位素组成，说明其岩石圈地幔受到了古老流体的交代作用。而其类似地幔的Mg同位素组成反映板片来源的流体没有改变其Mg同位素组成，这一特点与岛弧玄武岩很相似。结合前人对夏威夷和其它地幔柱玄武岩的Mg同位素研究，笔者认为再循环进入下地幔的碳酸盐的量是非常有限的，至少无法被Mg同位素识别，这与实验岩石学的结果一致。 以上研究表明，①中国东部上地幔存在大尺度Mg同位素异常，是由西太平洋板片俯冲携带的再循环碳酸盐交代软流圈地幔形成的，说明再循环碳酸盐能够到达地幔过渡带;②腾冲玄武岩研究表明在120-410km中富Mg碳酸盐被超临界流体溶解，并改变地幔的Mg同位素组成;③峨眉山火山岩表明进入下地幔的再循环碳酸盐的量非常有限，不能被Mg同位素识别。